分数阶部分线性混沌系统的修正函数投影同步及其参数辨识

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本文以整数阶部分线性和非部分线性混沌系统为基础,把这两类型的混沌系统推广为分数阶部分线性和非部分线性混沌系统,并阐明这两类系统的概念,把所有的分数阶混沌系统归纳在这两类系统中。文中主要研究分数阶部分线性混沌系统的未知参数辨识和修正函数投影同步。其中,修正函数投影同步囊括了函数投影同步、广义投影同步、投影同步等。  首先,本文在已有分数阶混沌系统的基础上构造出一个新的分数阶混沌系统,分析该系统的动力学性质,讨论该系统的平衡点,并在该系统不稳定平衡点处应用Laplace变换实现反馈控制。此外,以Lyapunov理论和分数阶微分方程理论为理论依据,设计该系统的修正函数投影同步和参数辨识方案。  其次,把分数阶混沌系统分为分数阶部分线性混沌系统和非部分线性混沌系统两类,提出了分数阶部分线性混沌系统和分数阶非部分线性混沌系统的定义。对于在分数阶部分线性混沌系统中的修正函数投影同步问题,通过单变量耦合构建出响应系统,从而设计修正函数投影同步的方案。根据分数阶Routh–Hurwitz判据,设计出实现修正函数投影同步在单变量耦合的分数阶部分线性系统中的固定的控制器方案。该方案中误差系统方程与控制器的选取都是固定的。文中以新分数阶混沌系统与分数阶Lü混沌系统为例,经过数值模拟证实了该方案的实用性。通过数值模拟与理论证明都证实了该方法应用到分数阶部分线性混沌系统中具备有效性。  最后,针对参数未知的分数阶部分线性混沌系统展开研究。以Lyapunov定理为理论基础,构造出一种可以同时实现修正函数投影同步和参数辨识的控制器方案,该方案可直接根据混沌系统方程得到控制器、误差方程、参数估计方程。以新分数阶混沌系统和分数阶Newton–Leipnik混沌系统为例进行仿真,验证该方案的实用性。理论证明和数值仿真证实了该方案对参数未知的分数阶部分线性系统具有可行性和有效性。
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